DE2539065A1 - CHARGING DEVICE FOR ELECTRIC STORAGE HEATING - Google Patents
CHARGING DEVICE FOR ELECTRIC STORAGE HEATINGInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufladeeinrichtung für eine elektrische Speicherheizung ait einer Schaltvorrichtung, die vom Ladezustand des Speichers, insbesondere von dessen Kerntemperatur, beeinflußt ist und einen Aufladeschalter betätigt.The invention relates to a charging device for a electric storage heater ait a switching device, which from State of charge of the storage tank, in particular its core temperature, is affected and operated a charge switch.
Es ist bei derartigen Speicherheizungen bekannt, mittels eines Kerntemperaturfühlers die Restwärme des Speicherkerns und mittels eines Außentemperaturfühlers den zu erwartenden Wärmebedarf festzustellen und dann aus beiden Größen die Aufladezeit zu bestimmen. Dies führt zu ungenauen Ergebnissen.It is known in such storage heating systems to use a core temperature sensor to measure the residual heat of the storage core and to use an outside temperature sensor to measure the expected heat demand and then to determine the charging time from both parameters. This leads to inaccurate results.
Es ist ferner bekannt, den über den Tag vorhandenen Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes als Strom abzubilden, diesen Strom zu integrieren und den zu Beginn der Niedrigtarifperiode erzielten Integrationswert durch einen konstanten Abfragestrom wieder aufzulösen, wobei die Abfragezeit zur Festlegung der Aufladezeit benutzt werden kann.It is also known the heat demand that exists during the day of the room to be heated as electricity, to integrate this electricity and the amount achieved at the beginning of the low tariff period The integration value can be resolved again by a constant interrogation stream, whereby the interrogation time is used to determine the charging time can be used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufladeeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die mit sehr einfachen Mitteln eine den Wärmebedarf sehr genau angepaßte Aufladung ermöglicht.The invention is based on the object of specifying a charging device of the type described at the outset, which with very simple means enables a charging that is very precisely adapted to the heat requirement.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Vergleicher, der durch einen Vergleich zwischen einem dem vorhergehenden maximalen Ladezustand entsprechenden ersten Signal und einem dem augenblicklichen Ladezustand entsprechenden zweiten Signal ein Steuersignal zum Betätigen der Schaltvorrichtung bildet, und durch eine Korrekturvorrichtung mit der das Steuersignal durch ein Korrektursignal modifiziert wird, das von mindestens einer die Entladung beeinflussenden Kenngröße abhängig ist.According to the invention, this object is achieved by a comparator which is generated by a comparison between a first signal corresponding to the preceding maximum state of charge and a second signal corresponding to the current state of charge forms a control signal for actuating the switching device, and by means of a correction device which the control signal is modified by a correction signal from at least one influencing the discharge Characteristic is dependent.
Bei dieser Aufladeeinrichtung wird der jeweilige Aufladeendwert dadurch bestimmt, daß von dem Aufladeendwert in der vorhergehenden Aufladeperiode ausgegangen und dieser, falls erforderlich, durch weitere Kenngrößen modifiziert wird. Wenn keine Änderungen in der Außentemperatur, der Raumtemperatur u. dgl. eintreten, wird lediglich die während der Entladeperiode entnommene Härme ersetzt. Dies ist erreicht, wenn der durch das zweite Signal dargestellte augenblickliche Ladezustand den durch das erste Signal dargestellten maximalen Ladezustand der vorhergehenden Aufladeperiode erreicht hat. Ein derartiger Vergleich ist sehr einfach durchzuführen. Auch wenn sich die für die Entladung maßgebenden Kenngrößen geändert haben sollten, gibt die beschriebene Aufladung nach Haßgabe des Wärmeverbrauchs in der vorangehenden Entladeperiode ein grobes Abbild der in der kommendem Entladeperiode zu erwartenden Wärmeentnahme. Daher genügen in der Regel verhältnismäßig kleine Korrekturen zur Bestimmung eines neuen maximalen Ladezustandes, der dann seinerseits wiederum als Bezugsgröße für die nächstfolgende Aufladung dient. Da die Korrekturen erst für einen am Ende der Aufladeperiode liegenden Aufladeendwert eine Rolle spielen, können auch noch aktuelle, während der Aufladung auftretende, die Entladung Beeinflussende Kenngrößen, wie die Außentemperatur, berücksichtigt werden.|Eine bevorzugte Ausführung ist ausgezeichnet durch eine erste Heßvorrichtung, welche die Kerntemperatur am Ende der Aufladung mißt, und einen Heßwertspeicher, welche dieses Heßergebnis speichert, zur Abgabe des ersten Signals und durch eine zweite Meßvorrichtung, welche dieIn this charging device, the respective final charging value is determined by starting from the final charging value in the previous charging period and modifying this, if necessary, by further parameters. If there are no changes in the outside temperature, the room temperature and the like, only the heat removed during the discharge period is replaced. This is achieved when the current state of charge represented by the second signal has reached the maximum state of charge of the previous charging period represented by the first signal. Such a comparison is very easy to make. Even if the parameters relevant for the discharge should have changed, the described charging gives a rough picture of the expected heat extraction in the coming discharge period after disregarding the heat consumption in the previous discharge period. Therefore, relatively small corrections are usually sufficient to determine a new maximum state of charge, which in turn then serves as a reference value for the next charge. Since the corrections only play a role for a final charging value at the end of the charging period, current parameters that occur during charging and influencing the discharge, such as the outside temperature, can also be taken into account. | A preferred embodiment is characterized by a first heating device, which measures the core temperature at the end of the charge, and a measured value memory, which stores this measured result, for the output of the first signal and through a second measuring device, which the
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Kerntemperatur kontinuierlich mißt» zur Abgabe des zweiten Signals. Hierbei wird auf sehr einfache Weise die Kerntemperatur zur Barstellung des Ladezustandes benutzt und das erste Signal gespeichert.Measures core temperature continuously »for the delivery of the second Signal. Here, in a very simple way, the core temperature is used to display the state of charge and the first Signal saved.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn ein von der Kerntemperatur beeinflußtes Ausdehnungsglied als zweite Meßvorrichtung und ein am Ende der Aufladung damit kuppelbarer, arretierbarer Mitnehmer als erste Meßvorrichtung und Meßwertspeicher vorgesehen ist. Lediglich ein Ausdehnungsglied sorgt dann für beide Messungen.A particularly simple construction results when an expansion member influenced by the core temperature is used as the second Measuring device and a couplable at the end of charging, lockable driver is provided as the first measuring device and measured value memory. Only one expansion link takes care of it then for both measurements.
Des weiteren kann das Ausdehnungsglied und der Mitnehmer je einen Potentiometerabgriff tragen sowie mit je einem Eingang des Vergleichers verbunden sein. Auf diese Weise werden die Temperaturmeßwerte in Spannungen umgesetzt, die unmittelbar miteinander verglichen werden können.Furthermore, the expansion member and the driver can each carry a potentiometer tap and one input each of the comparator. In this way, the temperature readings are converted into voltages that are immediate can be compared with each other.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung ein Relais, das zwischen einem Niedrigtarif schalter und dem Aufladeschalter an die Metzzuleitung angeschlossen ist, und der Auflade schalter ist ein Umschalter, der in seiner Ruhestellung eine magnetische Kupplung für den Mitnehmer über einen Kondensator an die Netzzuleitung legt. Infolge des Kondensators gibt der Umschalter, wenn er am Ende der Aufladezeit in seine Ruhestellung zurückgeht, einen Stromimpuls an die magnetische Kupplung, durch die der Mitnehmer in die der Kerntemperatur zu diesem Zeitpunkt entsprechende Stellung verlagert wird.In a preferred embodiment, the switching device is a relay that is connected between a low tariff switch and the charging switch to the Metz supply line, and the Charging switch is a changeover switch which, in its rest position, places a magnetic coupling for the driver on the power supply line via a capacitor. As a result of the capacitor there the changeover switch, when it returns to its rest position at the end of the charging time, sends a current pulse to the magnetic Coupling through which the driver is shifted into the position corresponding to the core temperature at this point in time.
Des weiteren ist es günstig, wenn der Vergleicher die Schaltvorrichtung betätigt, wenn die beiden Meßergebnisse eine vorgegebene Differenz aufweisen, und wenn die Korrekturvorrichtung diese Differenz festlegt.Furthermore, it is advantageous if the comparator actuates the switching device when the two measurement results have a predetermined difference, and when the correction device does this The difference.
Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß der Vergleicher ein elektrischer Vergleicher ist und wenigstens ein Eingang über eine Summierschaltung gespeist wird, die einerseits vom erstenIt is particularly advantageous that the comparator is an electrical comparator and has at least one input via a summing circuit is fed, the one hand from the first
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oder zweiten Signal und andererseits von einem von der Korrekturvorrichtung abgegebenen Korrektursignal versorgt ist. In der Summierschaltung wird das Korrektursignal von einem der Kerntemperatur-Meßergebnisse abgezogen oder zu ihm hinzugefügt. Infolgedessen spricht der Vergleicher erst an, wenn zwischen den beiden Meßergebnissen eine Differenz vorhanden ist. Diese Differenz kann durch das Korrektursignal geändert werden.or second signal and, on the other hand, is supplied by a correction signal emitted by the correction device. In the Summing circuit, the correction signal is subtracted from or added to one of the core temperature measurement results. As a result, the comparator only responds when there is a difference between the two measurement results. These The difference can be changed by the correction signal.
Das Korrektursignal kann beispielsweise durch die Spannung an einem elektrischen Speicher, z.B. einem Kondensator, gebildet sein, der über ein Kenngrößennetzwerk aufladbar und über Widerstände entladbar ist.The correction signal can be formed, for example, by the voltage on an electrical storage device, for example a capacitor which can be charged via a network of parameters and discharged via resistors.
Das Kenngrößen-Netzwerk kann einen von der Raumtemperatur abhängigen Zwei-Stellungs-Theraostatschalter in Reihe mit einem festen Widerstand aufweisen. Es kann auch einen von der Kerntemperatur abhängigen Widerstand aufweisen. Verwendbar ist auch ein von der Außentemperatur abhängiger Widerstand.The parameter network can be one of the room temperature dependent two-position thermostat switch in series with a have solid resistance. It can also have a resistance that is dependent on the core temperature. Is also usable a resistance dependent on the outside temperature.
Bei Wechselstromspeisung des Kenngrößennetzwerks kann der Thermostatschalter und der von der Kerntemperatur abhängige Widerstand mit einer Diode und der von der Außentemperatur abhängige Widerstand mit einer entgegengesetzt gepolten Diode in Reihe liegen. Auf diese Weise ergibt sich am Kondensator eine Spannung, die mit Hilfe des Thermostatschalters und des von der Kerntemperatur abhängigen Widerstandes aufgebaut und mittels des von der Außentemperatur abhängigen Widerstandes abgebaut wird. Bei Verwendung von NTC-Widerständen ist die Spannung am Kondensator um so größer, je länger der Thermostatschalter jeweils eingeschaltet, je höher die Kerntemperatur und je niedriger die Außentemperatur ist.If the parameter network is supplied with alternating current, the thermostat switch and the one that is dependent on the core temperature can be used Resistance with a diode and the resistance, which is dependent on the outside temperature, with an oppositely polarized diode lie in series. This results in a voltage across the capacitor that can be controlled with the help of the thermostat switch and the of the core temperature-dependent resistance built up and by means of the resistance, which is dependent on the outside temperature is dismantled. When using NTC resistors, the voltage on the capacitor is greater, the longer the thermostat switch is switched on and the higher the core temperature and the lower the outside temperature is.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing.
Eine Speicherheizung 1 weist einen Speicherkern 2 auf, dem mittels eines Heizwiderstandes 3 Wärme zugeführt wird und derA storage heater 1 has a storage core 2 to which heat is supplied by means of a heating resistor 3 and which
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durch Konvektion und Strahlung ungeregelt sowie mit Hilfe eines Gebläses 4 geregelt Wärme abgibt. Die Stromversorgung erfolgt mittels eines Wechselstromnetzes, dessen Phasenleitung an die Klemme 5 und dessen Nulleiter an die Klemme 6 angeschlossen ist. In der Netzzuleitung 7 zum Heizwiderstand 3 befindet sich ein Niedrigtarifschalter 8, der durch eine Zeitmhr nur während der Niedrigtarifperioden geschlossen wird, ein als Umschalter ausgebildeter Aufladeschalter 9 und ein Schalter 10, der bei Übertemperatur im Kern 2 öffnet. Das Gebläse 4 wird mittels eines Thermostatschalters 11 geschaltet, dessen Fühler 12 der Raumtemperatur ausgesetzt ist.unregulated by convection and radiation as well as with the help of a Fan 4 gives off regulated heat. Power is supplied by means of an alternating current network whose phase line is connected to the Terminal 5 and its neutral conductor is connected to terminal 6. In the power supply line 7 to the heating resistor 3 there is a Low tariff counter 8, which is only available during the Low tariff periods is closed, a charging switch 9 designed as a changeover switch and a switch 10 which opens in the case of excess temperature in the core 2. The fan 4 is by means of a Thermostat switch 11 switched, the sensor 12 of which is exposed to room temperature.
In den Speicherkern 2 ist ein Ausdehnungsglied 13 eingesetzt, das einen Stab 14 aufweist, welcher an einem in den Kern 2 eingesetzten Rohr 15 befestigt ist. Es trägt einen Abgriff 16, der auf einem Potentiometer 17 schleift, das mit einer festen Spannung U versorgt ist. Ein weiterer Abgriff 13 befindet sich an einem Mitnehmer 19, der durch eine Feder 20 fest gegen das Potentiometer 17 gedrückt wird. Der Mitnehmer ist zwischen zwei Federn 21 in einer Aussparung 22 des Stabes 14 gehalten. Ihm ist eine elektromagnetische Kupplung 23 zugeordnet, bei deren Erregung die Kraft der Feder 20 überwunden wird und der Mitnehmer sich in eine durch die Federn 21 vorgegebene Mittelstellung mit Bezug auf die Aussparung 22 bewegt. Die Kupplung 23 ist über einen Kondensator 24 mit dem Ruhekontakt des Umschalters 9 verbunden. Wenn der Umschalter am Ende der Aufladezeit in die veranschaulichte Ruhelage geht, erhält die Kupplung 23 einen sie kurzzeitig in Betrieb setzenden Stromstoß.An expansion member 13 is inserted into the storage core 2, which has a rod 14 which is inserted into the core 2 inserted tube 15 is attached. It carries a tap 16 that loops on a potentiometer 17 with a fixed Voltage U is supplied. Another tap 13 is located on a driver 19, which is firmly against the by a spring 20 Potentiometer 17 is pressed. The driver is held between two springs 21 in a recess 22 of the rod 14. He feels an electromagnetic clutch 23 assigned, when excited, the force of the spring 20 is overcome and the driver moves into a central position, predetermined by the springs 21, with respect to the recess 22. The clutch 23 is over a capacitor 24 is connected to the normally closed contact of the switch 9. If the toggle switch to the illustrated rest position goes, the clutch 23 receives a power surge that puts it into operation for a short time.
Der Umschalter 9 wird durch ein Relais 25 betätigt, das an den Ausgang eines Vergleichers 26 angeschlossen ist. Den beiden Eingängen 27 und 28 des Vergleichers 26 werden über je einen Widerstand R1 und R2 erste und zweite Signale in der Form der Spannungen zugeführt, welche von den Abgriffen 16 und 13 am Potentiometer 17 abgefühlt werden. Der Ausgangsstrom des Vergleichers 26 bildet ein Steuersignal für die Schaltvorrichtung 25. Bei der bis hierher beschriebenen Schaltung würde derThe changeover switch 9 is actuated by a relay 25 which is connected to the output of a comparator 26. The two Inputs 27 and 28 of the comparator 26 are each via one Resistors R1 and R2 are supplied with first and second signals in the form of the voltages obtained from taps 16 and 13 on Potentiometer 17 can be sensed. The output current of the comparator 26 forms a control signal for the switching device 25. With the circuit described so far, the
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Vergleicher 26 ansprechen, wenn die Abgriffe 16 und 18 sich auf gleicher Höhe befinden, also wenn die Kerntemperatur denselben Wert erreicht hat wie am Ende der letzten Aufladeperiode.Comparator 26 respond when the taps 16 and 18 are at the same level, that is, when the core temperature is the same Has reached the same value as at the end of the last recharge period.
Eine Korrekturvorrichtung 29 ist vorgesehen, um den Endwert der Kerntemperatur dem Bedarf besser anzupassen. Zu diesem Zweck ist ein Kondensator C2 vorhanden, dessen Spannung am Punkt A über Widerstände R3 und R4, die zusammen mit dem Widerstand E2 eine Summierschaltung bilden, auf den Eingang 27 des Vergleichers wirkt. Der Kondensator C2 wird über einen Widerstand R5 und eine Diode D1 immer dann aufgeladen, wenn der Thermostatschalter 11 geschlossen ist. Je länger die Einschaltdauer, um so größer der Wärmebedarf und um so höher die Aufladung am Punkt A. Ein temperaturabhängiger Widerstand R6, welcher der Kerntemperatur ausgesetzt ist, berücksichtigt die dauernd durch Strahlung und Konvektion ungeregelt abgegebene Wärmemenge in ähnlicher Weise. Entladen wird der Kondensator C2 einerseits über die Widerstände R3 und R4 und andererseits über eine Diode D2 und einen der Außentemperatur ausgesetzten temperaturabhängigen Widerstand R7. ZweckmäSigerweise sind die Widerstände R6 und R7 NTC-Widerstände. Die Spannung am Punkt A ist dann um so höher, je länger der Thermostatschalter 11 geschlossen ist, je höher die Kerntemperatur ist und je niedriger die Außentemperatur ist.A correction device 29 is provided in order to better adapt the final value of the core temperature to requirements. To this end there is a capacitor C2, whose voltage at point A via resistors R3 and R4, which together with the resistor E2 form a summing circuit, acts on the input 27 of the comparator. The capacitor C2 is connected through a resistor R5 and a diode D1 is charged whenever the thermostat switch 11 is closed. The longer the duty cycle, the more so the greater the heat requirement and the higher the charge at point A. A temperature-dependent resistor R6, which is the core temperature is exposed, takes into account the constant amount of unregulated heat emitted by radiation and convection in a similar way Way. The capacitor C2 is discharged on the one hand via the resistors R3 and R4 and on the other hand via a diode D2 and a temperature-dependent resistor R7 exposed to the outside temperature. Resistors R6 and R7 are practical NTC resistors. The voltage at point A is the higher, the longer the thermostat switch 11 is closed, the higher is the core temperature and the lower the outside temperature is.
Die Aufladeeinrichtung arbeitet in folgender Weise. Der Mitnehmer 19 hat die Endtemperatur bei der letzten Aufladung gespeichert. Durch geregelte Wärmeabgabe mittels des Gebläses 4 und durch ungeregelte Wärmeabgabe infolge Strahlung und Konvektion gibt der Speicherkern 2 Wärme ab. Die Kerntemperatur sinkt infolgedessen. Infolgedessen bewegt sich der Abgriff 16 des Stabes 14 nach oben. Wenn zu Beginn der nächsten Niedrigtarifperiode der Schalter θ eingeschaltet wird, zieht das Relais 25 sofort an und legt den Aufladeschalter 9 in die Arbeitsstellung, weil das am Eingang 28 des Vergleichers 26 vom Abgriff 16 des Mitnehmers 19 her stammende Eingangssignal ein anderes ist als das am Eingang 27 anliegende Signal. Die beiden Eingangswerte nähern sich einander, wenn durch die Beheizung desThe charger works in the following way. The driver 19 has saved the final temperature of the last charge. By controlled heat emission by means of the fan 4 and by unregulated heat emission due to radiation and The storage core 2 gives off heat by convection. As a result, the core temperature drops. As a result, the tap 16 moves of the rod 14 upwards. If the switch θ is switched on at the beginning of the next low tariff period, it pulls Relay 25 immediately and puts the charging switch 9 in the working position because the input 28 of the comparator 26 from The input signal coming from the tap 16 of the driver 19 is different from the signal present at the input 27. The two Input values approach each other when the heating of the
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Kerns 2 die Kerntemperatur wieder ansteigt. Der genaue Endwert, bei dem das Relais 25 wieder abfällt, ist erreicht, wenn die Differenz zwischen den Spannungen an den Abgriffen 16 und 17 einen Wert hat, der durch die Spannung am Punkt A vorgegeben ist. Diese Spannung wird noch während der Aufladung durch verschiedene äußere Einflüsse, nämlich die derzeitige Wärmeabgabe und die Außentemperatur, korrigiert. Wenn der Aufladeschalter 9 in die Ruhestellung zurückkehrt, wird die Kupplung kurzzeitig erregt. Infolgedessen wird der Anpreßdruck durch die Feder 20 gelöst und der Mitnehmer kann in die dem derzeitigen Endwert der Kerntemperatur entsprechende Hittellage verlagert werden. Alsdann wird er dort durch die Feder 20 erneut arretiert, um das Temperaturmeßergebnis bis zur nächsten Aufladung zu speichern.Core 2 the core temperature rises again. The exact final value at which the relay 25 drops out again is reached when the Difference between the voltages at the taps 16 and 17 has a value that is predetermined by the voltage at point A. is. This voltage is still generated during charging by various external influences, namely the current heat emission and the outside temperature, corrected. When the charging switch 9 returns to the rest position, the clutch is briefly excited. As a result, the contact pressure is released by the spring 20 and the driver can in the current End value of the core temperature corresponding central position can be shifted. Then it is locked there again by the spring 20, to save the temperature measurement result until the next charge.
Es ist auch möglich, die Meßvorrichtungen für den Ladezustand und den Meßwertspeicher rein elektrisch auszubilden. Der Korrektureinfluß kann auch auf andere Weise geltend gemacht werden, beispielsweise durch einen Eingriff im Vergleicher selbst. Statt des Kondensators C2 kann auch ein anderes elektronisches Bauelement verwendet werden, das eine in Abhängigkeit von der Auf- und Entladung abhängige Spannung hat, beispielsweise eine sogenannte "Memoriode".It is also possible to use the measuring devices for the state of charge and to design the measured value memory purely electrically. The corrective influence can also be asserted in other ways , for example, by intervening in the comparator itself. Instead of the capacitor C2, another electronic Component are used, which has a dependent on the charge and discharge voltage, for example a so-called "memo period".
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